Beschichtung von Kolbenstangen hat Einfluss auf die Abdichtung

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Mit Ausnahme der Kolbenstange Schu 1 zeigen alle untersuchten Nutringdichtungen auf den verschieden beschichteten Kolbenstangenoberflächen tendenziell dasselbe Reibkraftverhalten und Reibungsniveau.

Zusätzliches Beschichtungsverfahren verbessert Reibungsverhalten

Bei der Kolbenstange Schu 1 wurde dem thermischen Spritzen ein weiteres Beschichtungsverfahren nachgeschaltet. Es entstand eine sehr homogene Oberflächenstruktur mit entsprechend positiver Auswirkung auf das Reibungsverhalten der Testdichtungen.

Bei dieser Beschichtung zeigte sich, dass – selbst nach längeren Stillstandszeiten des hydraulischen Systems – die Reibung auf diesem geringen Niveau verblieb. Dieses positive Verhalten wurde bei der Auslegung von Zylindersystemen für den Einsatz in Hafenkrananlagen, die mit Salzwasser in Kontakt kommen, berücksichtigt und umgesetzt.

Alle Beschichtungen haben etwa die gleichen Rauigkeitswerte, wobei das Verhältnis von Spitzen zu Tälern auf den Oberflächen sehr unterschiedlich ausfällt. Diese Unterschiede führten bei den Dauerlaufversuchen zu deutlichen Auswirkungen auf das Leckageverhalten der Nutringe.

Keramikbeschichtete Kolbenstangen verschleißen Nutringe sehr stark

Bereits nach sehr kurzen Laufzeiten konnte auf den mit Keramik beschichteten Kolbenstangen ein signifikanter Anstieg der Leckage aufgrund des starken Verschleißes der Nutringe festgestellt werden. Dies führte dazu, dass die Versuche mehrfach vorzeitig abgebrochen werden mussten.

Bei den Kolbenstangen Body 1 und Ionit 1 konnte ebenfalls ein ausgeprägter Verschleiß der Testdichtungen festgestellt werden. Es kam jedoch lediglich bei der Stange Body 1 zur Leckage. Ein ähnliches Bild ergab sich bei den untersuchten PTFE-Dichtkantenringen vom Typ OD, wobei die Unterschiede zwischen den verschiedenen tribologischen Systemen deutlicher ausfielen.

Jede Kolbenstangen-Beschichtung hat eigene Vor- und Nachteile

Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass es die ideale Beschichtung für alle möglichen Anwendungsszenarien nicht gibt. Sowohl die gängige Hartverchromung als auch die Oberflächenschichten der alternativen Verfahren haben jeweils Vor- und Nachteile, was die Auswirkungen auf das Betriebsverhalten von Kolbenstangendichtungen betrifft.

Zur Auslegung des optimalen Dichtsystems für eine spezifische Anwendung muss daher das tribologische Gesamtsystem aus Kolbenstangenoberfläche, Schmierstoff und Dichtung vor dem praktischen Einsatz in Zusammenarbeit mit dem Dichtungshersteller einer detaillierten Analyse unterzogen werden. Die Anwendungstechniker der Parker-Prädifa beraten Sie hierbei umfassend und kompetent.

Literatur

• Papatheodorou, T.: Hartverchromt oder Alternative? O+P 10/2010.

* Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou ist Manager Technical Services in der Packing Division der Seal Group Europe (Prädifa) der Parker Hannifin GmbH in 74383 Pleidelsheim

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